大氣化學(xué)基礎(chǔ)課件

第1頁(yè)/共55頁(yè)第1頁(yè)/共55頁(yè)1大氣組成的分類按停留時(shí)間的長(zhǎng)短：1)準(zhǔn)永久氣體：停留時(shí)間106-107a，N2,Ar,Ne,Kr,Xe2)可變化組分：停留時(shí)間幾年-10幾年

CO2,CH4,N2O,H2,O23)強(qiáng)可變組分：停留時(shí)間小于1a，CO,NOx,H2O,NH3,SOx,VOCs,aerosol按濃度：1)主要成分：>1%,N2,O2,Ar2)微量成分：1ppm~1%,CO2,CH4,H2O,He,Kr…3)痕微量成分：<1ppm,H2,O3,CO,N2O,NOx,SOx,VOCs,aerosol…第2頁(yè)/共55頁(yè)大氣組成的分類按停留時(shí)間的長(zhǎng)短：第2頁(yè)/共55頁(yè)2大氣溫度層結(jié)構(gòu)對(duì)流層平流層中間層熱層逃逸層第3頁(yè)/共55頁(yè)大氣溫度層結(jié)構(gòu)對(duì)流層第3頁(yè)/共55頁(yè)3大氣各層的質(zhì)量分布全球大氣總質(zhì)量為5.13×1015t對(duì)流層大氣總質(zhì)量為4.22×1015t，占82%強(qiáng)平流層大氣總質(zhì)量為9.06×1014t，占18%弱30km以上大氣占全球大氣總質(zhì)量的1%平流層以上大氣占全球大氣總質(zhì)量的0.1%弱大氣化學(xué)研究的范圍多為對(duì)流層+平流層第4頁(yè)/共55頁(yè)大氣各層的質(zhì)量分布全球大氣總質(zhì)量為5.13×1015t第4頁(yè)4第5頁(yè)/共55頁(yè)第5頁(yè)/共55頁(yè)5理想氣體狀態(tài)方程PV=NRT

P：氣壓V：體積N：摩爾數(shù)T：絕對(duì)溫度R：通用常數(shù)P取atm，R=0.0826atm/(mol.K)P取Pa，R=8.314J/(mol.k)第6頁(yè)/共55頁(yè)理想氣體狀態(tài)方程PV=NRTR：通用常數(shù)第6頁(yè)/6大氣成分的表示方法按照摩爾比和分壓比空氣密度變化時(shí)，mi保持常數(shù)，具有守恒性質(zhì)常用濃度單位：

1ppmv=1x10-6molmol-1

1ppbv=1x10-9molmol-1

1pptv=1x10-12molmol-1第7頁(yè)/共55頁(yè)大氣成分的表示方法按照摩爾比和分壓比常用濃度單位：第7頁(yè)/共7大氣成分的表示方法個(gè)數(shù)/cm3表示方法N/V=P/RT在P=101325Pa下T為298K時(shí)

每cm3的分子數(shù)=2.46×1019分子/cm31ppm=?1ppb=?1ppt=?OH自由基=106分子/cm3第8頁(yè)/共55頁(yè)大氣成分的表示方法個(gè)數(shù)/cm3表示方法第8頁(yè)/共55頁(yè)8大氣成分的表示方法ug/m3表示法第9頁(yè)/共55頁(yè)大氣成分的表示方法ug/m3表示法第9頁(yè)/共55頁(yè)9對(duì)物體i第10頁(yè)/共55頁(yè)對(duì)物體i第10頁(yè)/共55頁(yè)10從體積混合比ppb到質(zhì)量濃度μg/m3

：第11頁(yè)/共55頁(yè)從體積混合比ppb到質(zhì)量濃度μg/m3：第11頁(yè)/共55頁(yè)11大氣化學(xué)的一些基本概念氣體循環(huán)：大氣組分通過(guò)大氣圈與其它三個(gè)圈之間發(fā)生的物理、化學(xué)或者生物化學(xué)過(guò)程，不斷進(jìn)行著物質(zhì)交換或者轉(zhuǎn)化，我們稱這一過(guò)程為氣體循環(huán)源：產(chǎn)生氣體的過(guò)程，稱為氣體的源（Sources）匯：大氣中去除氣體的過(guò)程是被除氣體的匯（Sinks）儲(chǔ)庫(kù)：大氣是各種氣體的微粒組分的儲(chǔ)庫(kù)，某種氣體的儲(chǔ)庫(kù)即為該組份氣體在大氣中的一種儲(chǔ)存停留時(shí)間：某種組分在大氣儲(chǔ)庫(kù)中存在的平均時(shí)間第12頁(yè)/共55頁(yè)大氣化學(xué)的一些基本概念氣體循環(huán)：大氣組分通過(guò)大氣圈與其它三個(gè)12大氣污染源向大氣環(huán)境排放有害物質(zhì)或?qū)Υ髿猸h(huán)境產(chǎn)生有害影響的場(chǎng)所，設(shè)備和裝置。

污染物的來(lái)源天然污染源

火山噴發(fā)、森林火災(zāi)、自然塵、森林植物釋放、海浪飛沫

人為污染源

燃料燃燒

工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程排放

交通運(yùn)輸過(guò)程中排放農(nóng)業(yè)活動(dòng)排放

點(diǎn)源線源面源第13頁(yè)/共55頁(yè)大氣污染源向大氣環(huán)境排放有害物質(zhì)或?qū)Υ髿猸h(huán)境產(chǎn)生有害影響的場(chǎng)13天然源第14頁(yè)/共55頁(yè)天然源第14頁(yè)/共55頁(yè)14第15頁(yè)/共55頁(yè)第15頁(yè)/共55頁(yè)15第16頁(yè)/共55頁(yè)第16頁(yè)/共55頁(yè)16第17頁(yè)/共55頁(yè)第17頁(yè)/共55頁(yè)17大氣污染物的匯機(jī)制干沉降（重力和非重力）濕沉降化學(xué)反應(yīng)去除向平流層輸送第18頁(yè)/共55頁(yè)大氣污染物的匯機(jī)制干沉降（重力和非重力）第18頁(yè)/共55頁(yè)18大氣中的重要污染物及其源匯簡(jiǎn)介1）含硫化合物（SO2,H2S,DMS,COS,H2SO4…）2)含氮化合物（NO,NO2,NH3,HNO3,N2O,PAN…）3)碳氧化物（CO,CO2）4)碳?xì)浠衔锛捌溲苌铮N，醛，酮，酸等）5）光化學(xué)氧化劑（O3,PAN,H2O2…）6)鹵素化合物（HF,HCl,CFCs…）7)大氣氣溶膠（硫酸鹽、硝酸鹽、PAH、BC、EC…）8)放射性物質(zhì)（氡氣等）第19頁(yè)/共55頁(yè)大氣中的重要污染物及其源匯簡(jiǎn)介1）含硫化合物（SO2,H219第20頁(yè)/共55頁(yè)第20頁(yè)/共55頁(yè)20第21頁(yè)/共55頁(yè)第21頁(yè)/共55頁(yè)21第22頁(yè)/共55頁(yè)第22頁(yè)/共55頁(yè)22DMS(aq)DMS(gas)CCN增加云對(duì)陽(yáng)光的反照率進(jìn)入地球表面的輻射減少影響浮游生物產(chǎn)生DMS的過(guò)程

溫度下降海-氣輸送化學(xué)氧化++++--+/-?+/-?第23頁(yè)/共55頁(yè)DMS(aq)DMS(gas)CCN增加云對(duì)陽(yáng)光進(jìn)入地球表面23第24頁(yè)/共55頁(yè)第24頁(yè)/共55頁(yè)24第25頁(yè)/共55頁(yè)第25頁(yè)/共55頁(yè)25第26頁(yè)/共55頁(yè)第26頁(yè)/共55頁(yè)26第27頁(yè)/共55頁(yè)第27頁(yè)/共55頁(yè)27第28頁(yè)/共55頁(yè)第28頁(yè)/共55頁(yè)28第29頁(yè)/共55頁(yè)第29頁(yè)/共55頁(yè)29第30頁(yè)/共55頁(yè)第30頁(yè)/共55頁(yè)30第31頁(yè)/共55頁(yè)第31頁(yè)/共55頁(yè)31第32頁(yè)/共55頁(yè)第32頁(yè)/共55頁(yè)32第33頁(yè)/共55頁(yè)第33頁(yè)/共55頁(yè)33第34頁(yè)/共55頁(yè)第34頁(yè)/共55頁(yè)34第35頁(yè)/共55頁(yè)第35頁(yè)/共55頁(yè)35第36頁(yè)/共55頁(yè)第36頁(yè)/共55頁(yè)36第37頁(yè)/共55頁(yè)第37頁(yè)/共55頁(yè)37第38頁(yè)/共55頁(yè)第38頁(yè)/共55頁(yè)38第39頁(yè)/共55頁(yè)第39頁(yè)/共55頁(yè)39第40頁(yè)/共55頁(yè)第40頁(yè)/共55頁(yè)40第41頁(yè)/共55頁(yè)第41頁(yè)/共55頁(yè)41第42頁(yè)/共55頁(yè)第42頁(yè)/共55頁(yè)42第43頁(yè)/共55頁(yè)第43頁(yè)/共55頁(yè)43第44頁(yè)/共55頁(yè)第44頁(yè)/共55頁(yè)44第45頁(yè)/共55頁(yè)第45頁(yè)/共55頁(yè)45第46頁(yè)/共55頁(yè)第46頁(yè)/共55頁(yè)46第47頁(yè)/共55頁(yè)第47頁(yè)/共55頁(yè)47第48頁(yè)/共55頁(yè)第48頁(yè)/共55頁(yè)48第49頁(yè)/共55頁(yè)第49頁(yè)/共55頁(yè)49第50頁(yè)/共55頁(yè)第50頁(yè)/共55頁(yè)50第51頁(yè)/共55頁(yè)第51頁(yè)/共55頁(yè)51第52頁(yè)/共55頁(yè)第52頁(yè)/共55頁(yè)52第53頁(yè)/共55頁(yè)第53頁(yè)/共55頁(yè)53第54頁(yè)/共55頁(yè)第54頁(yè)/共55頁(yè)54第55頁(yè)/共55頁(yè)第55頁(yè)/共55頁(yè)55第1頁(yè)/共55頁(yè)第1頁(yè)/共55頁(yè)56大氣組成的分類按停留時(shí)間的長(zhǎng)短：1)準(zhǔn)永久氣體：停留時(shí)間106-107a，N2,Ar,Ne,Kr,Xe2)可變化組分：停留時(shí)間幾年-10幾年

CO2,CH4,N2O,H2,O23)強(qiáng)可變組分：停留時(shí)間小于1a，CO,NOx,H2O,NH3,SOx,VOCs,aerosol按濃度：1)主要成分：>1%,N2,O2,Ar2)微量成分：1ppm~1%,CO2,CH4,H2O,He,Kr…3)痕微量成分：<1ppm,H2,O3,CO,N2O,NOx,SOx,VOCs,aerosol…第2頁(yè)/共55頁(yè)大氣組成的分類按停留時(shí)間的長(zhǎng)短：第2頁(yè)/共55頁(yè)57大氣溫度層結(jié)構(gòu)對(duì)流層平流層中間層熱層逃逸層第3頁(yè)/共55頁(yè)大氣溫度層結(jié)構(gòu)對(duì)流層第3頁(yè)/共55頁(yè)58大氣各層的質(zhì)量分布全球大氣總質(zhì)量為5.13×1015t對(duì)流層大氣總質(zhì)量為4.22×1015t，占82%強(qiáng)平流層大氣總質(zhì)量為9.06×1014t，占18%弱30km以上大氣占全球大氣總質(zhì)量的1%平流層以上大氣占全球大氣總質(zhì)量的0.1%弱大氣化學(xué)研究的范圍多為對(duì)流層+平流層第4頁(yè)/共55頁(yè)大氣各層的質(zhì)量分布全球大氣總質(zhì)量為5.13×1015t第4頁(yè)59第5頁(yè)/共55頁(yè)第5頁(yè)/共55頁(yè)60理想氣體狀態(tài)方程PV=NRT

P：氣壓V：體積N：摩爾數(shù)T：絕對(duì)溫度R：通用常數(shù)P取atm，R=0.0826atm/(mol.K)P取Pa，R=8.314J/(mol.k)第6頁(yè)/共55頁(yè)理想氣體狀態(tài)方程PV=NRTR：通用常數(shù)第6頁(yè)/61大氣成分的表示方法按照摩爾比和分壓比空氣密度變化時(shí)，mi保持常數(shù)，具有守恒性質(zhì)常用濃度單位：

1ppmv=1x10-6molmol-1

1ppbv=1x10-9molmol-1

1pptv=1x10-12molmol-1第7頁(yè)/共55頁(yè)大氣成分的表示方法按照摩爾比和分壓比常用濃度單位：第7頁(yè)/共62大氣成分的表示方法個(gè)數(shù)/cm3表示方法N/V=P/RT在P=101325Pa下T為298K時(shí)

每cm3的分子數(shù)=2.46×1019分子/cm31ppm=?1ppb=?1ppt=?OH自由基=106分子/cm3第8頁(yè)/共55頁(yè)大氣成分的表示方法個(gè)數(shù)/cm3表示方法第8頁(yè)/共55頁(yè)63大氣成分的表示方法ug/m3表示法第9頁(yè)/共55頁(yè)大氣成分的表示方法ug/m3表示法第9頁(yè)/共55頁(yè)64對(duì)物體i第10頁(yè)/共55頁(yè)對(duì)物體i第10頁(yè)/共55頁(yè)65從體積混合比ppb到質(zhì)量濃度μg/m3

：第11頁(yè)/共55頁(yè)從體積混合比ppb到質(zhì)量濃度μg/m3：第11頁(yè)/共55頁(yè)66大氣化學(xué)的一些基本概念氣體循環(huán)：大氣組分通過(guò)大氣圈與其它三個(gè)圈之間發(fā)生的物理、化學(xué)或者生物化學(xué)過(guò)程，不斷進(jìn)行著物質(zhì)交換或者轉(zhuǎn)化，我們稱這一過(guò)程為氣體循環(huán)源：產(chǎn)生氣體的過(guò)程，稱為氣體的源（Sources）匯：大氣中去除氣體的過(guò)程是被除氣體的匯（Sinks）儲(chǔ)庫(kù)：大氣是各種氣體的微粒組分的儲(chǔ)庫(kù)，某種氣體的儲(chǔ)庫(kù)即為該組份氣體在大氣中的一種儲(chǔ)存停留時(shí)間：某種組分在大氣儲(chǔ)庫(kù)中存在的平均時(shí)間第12頁(yè)/共55頁(yè)大氣化學(xué)的一些基本概念氣體循環(huán)：大氣組分通過(guò)大氣圈與其它三個(gè)67大氣污染源向大氣環(huán)境排放有害物質(zhì)或?qū)Υ髿猸h(huán)境產(chǎn)生有害影響的場(chǎng)所，設(shè)備和裝置。

污染物的來(lái)源天然污染源

火山噴發(fā)、森林火災(zāi)、自然塵、森林植物釋放、海浪飛沫

人為污染源

燃料燃燒

工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程排放

交通運(yùn)輸過(guò)程中排放農(nóng)業(yè)活動(dòng)排放

點(diǎn)源線源面源第13頁(yè)/共55頁(yè)大氣污染源向大氣環(huán)境排放有害物質(zhì)或?qū)Υ髿猸h(huán)境產(chǎn)生有害影響的場(chǎng)68天然源第14頁(yè)/共55頁(yè)天然源第14頁(yè)/共55頁(yè)69第15頁(yè)/共55頁(yè)第15頁(yè)/共55頁(yè)70第16頁(yè)/共55頁(yè)第16頁(yè)/共55頁(yè)71第17頁(yè)/共55頁(yè)第17頁(yè)/共55頁(yè)72大氣污染物的匯機(jī)制干沉降（重力和非重力）濕沉降化學(xué)反應(yīng)去除向平流層輸送第18頁(yè)/共55頁(yè)大氣污染物的匯機(jī)制干沉降（重力和非重力）第18頁(yè)/共55頁(yè)73大氣中的重要污染物及其源匯簡(jiǎn)介1）含硫化合物（SO2,H2S,DMS,COS,H2SO4…）2)含氮化合物（NO,NO2,NH3,HNO3,N2O,PAN…）3)碳氧化物（CO,CO2）4)碳?xì)浠衔锛捌溲苌铮N，醛，酮，酸等）5）光化學(xué)氧化劑（O3,PAN,H2O2…）6)鹵素化合物（HF,HCl,CFCs…）7)大氣氣溶膠（硫酸鹽、硝酸鹽、PAH、BC、EC…）8)放射性物質(zhì)（氡氣等）第19頁(yè)/共55頁(yè)大氣中的重要污染物及其源匯簡(jiǎn)介1）含硫化合物（SO2,H274第20頁(yè)/共55頁(yè)第20頁(yè)/共55頁(yè)75第21頁(yè)/共55頁(yè)第21頁(yè)/共55頁(yè)76第22頁(yè)/共55頁(yè)第22頁(yè)/共55頁(yè)77DMS(aq)DMS(gas)CCN增加云對(duì)陽(yáng)光的反照率進(jìn)入地球表面的輻射減少影響浮游生物產(chǎn)生DMS的過(guò)程

溫度下降海-氣輸送化學(xué)氧化++++--+/-?+/-?第23頁(yè)/共55頁(yè)DMS(aq)DMS(gas)CCN增加云對(duì)陽(yáng)光進(jìn)入地球表面78第24頁(yè)/共55頁(yè)第24頁(yè)/共55頁(yè)79第25頁(yè)/共55頁(yè)第25頁(yè)/共55頁(yè)80第26頁(yè)/共55頁(yè)第26頁(yè)/共55頁(yè)81第27頁(yè)/共55頁(yè)第27頁(yè)/共55頁(yè)82第28頁(yè)/共55頁(yè)第28頁(yè)/共55頁(yè)83第29頁(yè)/共55頁(yè)第29頁(yè)/共55頁(yè)84第30頁(yè)/共5